JP2020532647A - Chemical vapor deposition process for forming a silicon oxide coating - Google Patents

Chemical vapor deposition process for forming a silicon oxide coating Download PDF

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Abstract

酸化ケイ素コーティングを形成するための化学気相堆積プロセスは、移動するガラス基板を提供することを含む。気体混合物が形成され、シラン化合物と、第1の酸素含有分子と、ラジカル捕捉剤と、リン含有化合物およびホウ素含有化合物のうちの少なくとも1つと、を含む。気体混合物は、ガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って、方向付けられる。気体混合物は、ガラス基板上で反応させられて、150nm*m/分以上の堆積速度でガラス基板上に酸化ケイ素コーティングを形成する。The chemical vapor deposition process for forming a silicon oxide coating involves providing a moving glass substrate. A gas mixture is formed containing a silane compound, a first oxygen-containing molecule, a radical scavenger, and at least one of a phosphorus-containing compound and a boron-containing compound. The gas mixture is oriented towards and along the glass substrate. The gas mixture is reacted on the glass substrate to form a silicon oxide coating on the glass substrate at a deposition rate of 150 nm * m / min or higher.

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第119条の下で、第62/552,713号が付与され、2017年8月31日に出願された米国仮特許出願の利益を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Cross-reference to related applications This application is granted Article 62 / 552,713 under Article 119 of the US Patent Act, claiming the interests of a US provisional patent application filed on August 31, 2017. The entire disclosure is incorporated herein by reference.

本発明は、概して、酸化ケイ素コーティングを形成するプロセスに関する。具体的には、本発明は、酸化ケイ素コーティングをガラス基板上に形成するための化学気相堆積(CVD)プロセスに関する。本発明はまた、ガラス物品上に形成された酸化ケイ素コーティングを有するコーティングされたガラス物品に関する。 The present invention generally relates to the process of forming a silicon oxide coating. Specifically, the present invention relates to a chemical vapor deposition (CVD) process for forming a silicon oxide coating on a glass substrate. The present invention also relates to coated glass articles having a silicon oxide coating formed on the glass articles.

酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板上に堆積されることが既知である。しかしながら、酸化ケイ素コーティングの生成についての既知のプロセスは、堆積プロセスの効率および/または反応性元素の粉末形成(前反応)によって制限される。したがって、酸化ケイ素コーティングをガラス基板上に形成するための改善されたプロセスを考案することが所望されている。 Silicon oxide coatings are known to deposit on glass substrates. However, the known process for the formation of silicon oxide coatings is limited by the efficiency of the deposition process and / or the powder formation (pre-reaction) of reactive elements. Therefore, it is desired to devise an improved process for forming a silicon oxide coating on a glass substrate.

酸化ケイ素コーティングを形成するための化学気相堆積プロセスの実施形態が以下に説明される。一実施形態では、酸化ケイ素コーティングを形成するための化学気相堆積プロセスは、移動するガラス基板を提供することを含む。シラン化合物と、第1の酸素含有分子と、ラジカル捕捉剤と、リン含有化合物およびホウ素含有化合物のうちの少なくとも1つと、を含む、気体混合物が形成される。気体混合物は、ガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って、方向付けられる。気体混合物は、ガラス基板上で反応させられて、150nm*m/分以上の堆積速度でガラス基板上に酸化ケイ素コーティングを形成する。 Embodiments of the chemical vapor deposition process for forming a silicon oxide coating are described below. In one embodiment, the chemical vapor deposition process for forming a silicon oxide coating comprises providing a moving glass substrate. A gas mixture is formed containing a silane compound, a first oxygen-containing molecule, a radical scavenger, and at least one of a phosphorus-containing compound and a boron-containing compound. The gas mixture is oriented towards and along the glass substrate. The gas mixture is reacted on the glass substrate to form a silicon oxide coating on the glass substrate at a deposition rate of 150 nm * m / min or higher.

いくつかの実施形態では、ガラス基板は、フロートガラス製造プロセスにおけるガラスリボンである。 In some embodiments, the glass substrate is a glass ribbon in the float glass manufacturing process.

他の実施例では、酸化ケイ素コーティングは、本質的に大気圧にあるガラス基板の堆積表面上に形成される。 In another embodiment, the silicon oxide coating is formed on the deposited surface of a glass substrate that is essentially at atmospheric pressure.

さらに他の実施形態では、酸化ケイ素コーティングがガラス基板に形成される場合、ガラス基板は、1100°F(593℃)〜1400°F(760℃)の温度である。 In yet another embodiment, when the silicon oxide coating is formed on the glass substrate, the glass substrate is at a temperature of 1100 ° F (593 ° C) to 1400 ° F (760 ° C).

一実施形態では、気体混合物は、リン含有化合物を含む。 In one embodiment, the gas mixture comprises a phosphorus-containing compound.

いくつかの実施形態では、リン含有化合物は、エステルである。 In some embodiments, the phosphorus-containing compound is an ester.

一実施形態では、リン含有化合物は、亜リン酸トリエチルである。 In one embodiment, the phosphorus-containing compound is triethyl phosphate.

いくつかの実施形態では、気体混合物は、0.7モル%未満のリン含有化合物を含む。 In some embodiments, the gas mixture comprises less than 0.7 mol% of the phosphorus-containing compound.

好ましくは、気体混合物中のリン含有化合物とシラン化合物との比は、1:100以上である。 Preferably, the ratio of the phosphorus-containing compound to the silane compound in the gas mixture is 1: 100 or more.

別段の定めがない限り、本出願で記載されるすべての比は、モル%で表される。 Unless otherwise specified, all ratios described in this application are expressed in mol%.

いくつかの実施形態では、リン含有化合物とシラン化合物との比は、1:100〜1:1である。 In some embodiments, the ratio of phosphorus-containing compound to silane compound is 1: 100 to 1: 1.

いくつかの実施形態では、気体混合物は、ホウ素含有化合物を含む。 In some embodiments, the gas mixture comprises a boron-containing compound.

いくつかの実施形態では、ホウ素含有化合物は、エステルである。 In some embodiments, the boron-containing compound is an ester.

一実施形態では、ホウ素含有化合物は、トリエチルボランである。 In one embodiment, the boron-containing compound is triethylborane.

いくつかの実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とシラン化合物との比は、1:10以上である。 In some embodiments, the ratio of boron-containing compound to silane compound in the gas mixture is 1:10 or greater.

いくつかの実施形態では、気体混合物は、リン含有化合物およびホウ素含有化合物を含む。 In some embodiments, the gas mixture comprises a phosphorus-containing compound and a boron-containing compound.

いくつかの実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とリン含有化合物との比は、1:1以上である。 In some embodiments, the ratio of boron-containing compound to phosphorus-containing compound in the gas mixture is 1: 1 or greater.

いくつかの実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とリン含有化合物との比は、2:1以上である。 In some embodiments, the ratio of boron-containing compound to phosphorus-containing compound in the gas mixture is 2: 1 or greater.

好ましくは、シラン化合物は、モノシランであり、第1の酸素含有分子は、分子状酸素であり、ラジカル捕捉剤は、エチレンである。 Preferably, the silane compound is monosilane, the first oxygen-containing molecule is molecular oxygen, and the radical scavenger is ethylene.

いくつかの実施形態では、気体混合物はまた、第2の酸素含有分子も含む。この実施形態では、第1の酸素含有分子は分子状酸素であり、第2の酸素含有分子は水蒸気である。 In some embodiments, the gas mixture also comprises a second oxygen-containing molecule. In this embodiment, the first oxygen-containing molecule is molecular oxygen and the second oxygen-containing molecule is water vapor.

いくつかの実施形態では、気体混合物は、分子状酸素よりも多くの水蒸気を含む。 In some embodiments, the gaseous mixture contains more water vapor than molecular oxygen.

他の実施形態では、気体混合物は、モル%に基づいて50%以上の水蒸気を含む。 In other embodiments, the gas mixture comprises 50% or more water vapor based on mol%.

好ましくは、気体混合物は、リン含有化合物と、ホウ素含有化合物と、第2の酸素含有分子と、を含む。 Preferably, the gas mixture comprises a phosphorus-containing compound, a boron-containing compound, and a second oxygen-containing molecule.

いくつかの実施形態では、コーティング装置が提供され、酸化ケイ素コーティングをガラス基板上に形成する前に、気体がコーティング装置を通して送給される。 In some embodiments, a coating device is provided in which a gas is fed through the coating device before the silicon oxide coating is formed on the glass substrate.

いくつかの実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板上に先に形成されたコーティング上に形成される。 In some embodiments, the silicon oxide coating is formed on a coating previously formed on the glass substrate.

好ましくは、酸化ケイ素コーティングは、熱分解性である。 Preferably, the silicon oxide coating is pyrolytic.

好ましくは、堆積速度は、175nm*m/分以上である。 Preferably, the deposition rate is 175 nm * m / min or higher.

いくつかの実施形態では、堆積速度は、200nm*m/分以上である。 In some embodiments, the deposition rate is 200 nm * m / min or higher.

本プロセスの上記ならびに他の利点は、添付の図面に照らして考慮した場合、以下の発明を実施するための形態から当業者には容易に明らかになり、図面は、本発明の実施形態によるフロートガラス製造プロセスを実施するための設備の、垂直断面の概略図である。
図面は、本発明の実施形態によるフロートガラス製造プロセスを実施するための設備の、垂直断面の概略図である。
The above as well as other advantages of the process will be readily apparent to those skilled in the art from the embodiments for carrying out the invention below, when considered in the light of the accompanying drawings, the drawings being floated according to the embodiments of the present invention. It is the schematic of the vertical cross section of the equipment for carrying out a glass manufacturing process.
The drawing is a schematic vertical cross section of a facility for carrying out a float glass manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

本発明は、反対に明示的に指定されている場合を除き、様々な代替的な配向きおよび工程シーケンスを想定し得ることを理解されたい。また、以下の明細書に記載される特定の物品、装置、およびプロセスは、本発明の概念の単なる例示的な実施形態であることも理解されたい。したがって、開示された実施形態に関連する特定の寸法、方向、または他の物理的特性は、特に明記されない限り、限定と見なされるべきではない。また、そうではない場合もあるが、本出願のこの項内で説明される様々な実施形態における同様の要素は、一般的に同様の参照番号で言及され得る。 It should be understood that the present invention, on the contrary, can envision a variety of alternative orientations and process sequences, unless explicitly specified. It should also be understood that the particular articles, devices, and processes described herein are merely exemplary embodiments of the concepts of the invention. Therefore, certain dimensions, orientations, or other physical properties associated with the disclosed embodiments should not be considered limiting unless otherwise specified. Also, although this may not be the case, similar elements in the various embodiments described within this section of the application may generally be referred to by similar reference numbers.

一実施形態では、酸化ケイ素コーティングを形成するためのCVDプロセス(以下、「CVDプロセス」とも称される)が提供される。 In one embodiment, a CVD process (hereinafter, also referred to as “CVD process”) for forming a silicon oxide coating is provided.

CVDプロセスは、コーティングされたガラス物品に関連して説明される。特定の実施形態では、コーティングされたガラス物品は、太陽電池の製造に応用され得る。しかしながら、本明細書に記載されるコーティングされたガラス物品は、太陽電池用途に限定されない。例えば、コーティングされたガラス物品は、建築用ガラス、エレクトロニクスにおいて利用され得、ならびに/または自動車および航空宇宙用途を有し得る。 The CVD process is described in the context of coated glass articles. In certain embodiments, the coated glass article can be applied in the manufacture of solar cells. However, the coated glass articles described herein are not limited to solar cell applications. For example, coated glass articles can be used in architectural glass, electronics, and / or have automotive and aerospace applications.

酸化ケイ素コーティングは、ケイ素および酸素を含む。特定の実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、リンを含み得る。これらの実施形態のうちのいくつかでは、酸化ケイ素コーティングは、本質的にケイ素、酸素、およびリンからなり得る。他の実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、ホウ素を含み得る。これらの実施形態のうちのいくつかでは、酸化ケイ素コーティングは、本質的にケイ素、酸素、およびホウ素からなり得る。さらに他の実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、リンおよびホウ素を含み得る。これらの実施形態のうちのいくつかでは、酸化ケイ素コーティングは、本質的にケイ素、酸素、リン、およびホウ素からなり得る。酸化ケイ素コーティングはまた、例えば炭素などの微量の1つ以上の追加の構成成分を含み得る。本明細書で使用される場合、「微量」という句は、その微小さのために常に定量的に決定できるとは限らない酸化ケイ素コーティングの構成成分の量である。 The silicon oxide coating contains silicon and oxygen. In certain embodiments, the silicon oxide coating may contain phosphorus. In some of these embodiments, the silicon oxide coating may consist essentially of silicon, oxygen, and phosphorus. In other embodiments, the silicon oxide coating may contain boron. In some of these embodiments, the silicon oxide coating may consist essentially of silicon, oxygen, and boron. In yet other embodiments, the silicon oxide coating may include phosphorus and boron. In some of these embodiments, the silicon oxide coating may consist essentially of silicon, oxygen, phosphorus, and boron. The silicon oxide coating may also contain trace amounts of one or more additional components, such as carbon. As used herein, the phrase "trace" is the amount of constituents of a silicon oxide coating that cannot always be quantitatively determined due to its microscopicity.

CVDプロセスの特徴は、商業的に実行可能な堆積速度で酸化ケイ素コーティングを形成し得ることである。さらに、CVDプロセスの利点は、酸化ケイ素コーティングを形成するための既知のプロセスよりも効率的であることである。したがって、商業的に実行可能な堆積速度は、既知のプロセスよりも少ないケイ素含有前駆体化合物を使用して達成することができ、それは酸化ケイ素コーティングを形成するコストを削減する。例えば、CVDプロセスを利用すると、酸化ケイ素コーティングは、150ナノメートル*メートル/分(nm*m/分)以上の動的堆積速度で形成され得る。このような堆積速度は、同じ動的堆積速度を達成するためには、既知のプロセスで必要とされるよりも少ないシラン化合物を利用して達成され得る。さらに、特定の実施形態では、CVDプロセスは、既知のプロセスの堆積速度よりも速い堆積速度で、酸化ケイ素コーティングの形成を可能にする。例えば、CVDプロセスを利用すると、酸化ケイ素コーティングは、175nm*m/分以上の動的堆積速度で形成され得る。このような堆積速度は、より低い動的堆積速度を達成するためには、比較プロセスで利用されるシラン化合物のほぼ同じ量を利用して達成され得る。いくつかの実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、200nm*m/分以上の動的堆積速度でさえ形成され得る。 A feature of the CVD process is the ability to form a silicon oxide coating at a commercially viable deposition rate. In addition, the advantage of the CVD process is that it is more efficient than the known process for forming silicon oxide coatings. Therefore, a commercially viable deposition rate can be achieved using less silicon-containing precursor compounds than known processes, which reduces the cost of forming a silicon oxide coating. For example, utilizing a CVD process, the silicon oxide coating can be formed at a dynamic deposition rate of 150 nanometers * m / min (nm * m / min) or higher. Such deposition rates can be achieved by utilizing less silane compounds than are required in known processes to achieve the same dynamic deposition rates. Moreover, in certain embodiments, the CVD process allows the formation of a silicon oxide coating at a deposition rate faster than the deposition rate of known processes. For example, utilizing a CVD process, the silicon oxide coating can be formed with a dynamic deposition rate of 175 nm * m / min or higher. Such deposition rates can be achieved utilizing approximately the same amount of silane compounds used in the comparison process in order to achieve lower dynamic deposition rates. In some embodiments, the silicon oxide coating can be formed even at dynamic deposition rates of 200 nm * m / min and above.

酸化ケイ素コーティングは、基板上に形成される。酸化ケイ素コーティングは、基板上または基板上に先に堆積されたコーティング上に、直接形成され得ることを理解されたい。好ましくは、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板上に形成される。一実施形態では、ガラス基板は、酸化ケイ素コーティングが形成される堆積表面を有する。 The silicon oxide coating is formed on the substrate. It should be understood that the silicon oxide coating can be formed directly on the substrate or on the coating previously deposited on the substrate. Preferably, the silicon oxide coating is formed on the glass substrate. In one embodiment, the glass substrate has a deposited surface on which a silicon oxide coating is formed.

CVDプロセスは、ガラス基板の製造と併せて実行され得る。一実施形態では、ガラス基板は、周知のフロートガラス製造プロセスを利用して形成され得る。フロートガラス製造プロセスの例が、図に示される。この実施形態では、ガラス基板はまた、ガラスリボンとも称され得る。しかしながら、CVDプロセスは、フロートガラス製造プロセスとは別に、またはガラスリボンの形成および切断の十分に後に利用され得ることを理解されたい。 The CVD process can be performed in conjunction with the manufacture of the glass substrate. In one embodiment, the glass substrate can be formed utilizing a well-known float glass manufacturing process. An example of a float glass manufacturing process is shown in the figure. In this embodiment, the glass substrate can also be referred to as a glass ribbon. However, it should be understood that the CVD process can be utilized separately from the float glass manufacturing process or well after the formation and cutting of the glass ribbon.

特定の実施形態では、CVDプロセスは、動的堆積プロセスである。これらの実施形態では、ガラス基板は、酸化ケイ素コーティングの形成時に移動している。好ましくは、ガラス基板は、酸化ケイ素コーティングが形成されている間、例えば3.175m/分(125インチ/分)を超える所定の速度で移動する。一実施形態では、ガラス基板は、酸化ケイ素コーティングが形成されている間、3.175m/分(125インチ/分)〜12.7m/分(600インチ/分)の速度で移動している。 In certain embodiments, the CVD process is a dynamic deposition process. In these embodiments, the glass substrate is moving during the formation of the silicon oxide coating. Preferably, the glass substrate travels at a predetermined speed, for example in excess of 3.175 m / min (125 inch / min), while the silicon oxide coating is being formed. In one embodiment, the glass substrate is moving at a speed of 3.175 m / min (125 inch / min) to 12.7 m / min (600 inch / min) while the silicon oxide coating is being formed.

特定の実施形態では、ガラス基板は、加熱される。一実施形態では、酸化ケイ素コーティングが形成される場合、ガラス基板の温度は、約1100°F(593℃)以上である。別の実施形態では、酸化ケイ素コーティングがガラス基板上に形成される場合、ガラス基板の温度は、1100°F(593℃)〜1400°F(760℃)である。 In certain embodiments, the glass substrate is heated. In one embodiment, when the silicon oxide coating is formed, the temperature of the glass substrate is about 1100 ° F (593 ° C) or higher. In another embodiment, when the silicon oxide coating is formed on the glass substrate, the temperature of the glass substrate is 1100 ° F (593 ° C) to 1400 ° F (760 ° C).

好ましくは、酸化ケイ素コーティングは、表面が本質的に大気圧にある間に、ガラス基板の堆積表面上に堆積される。この実施形態では、CVDプロセスは、大気圧CVD(APCVD)プロセスである。しかしながら、CVDプロセスは、APCVDプロセスであることに限定されず、他の実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、低圧条件下で形成され得る。 Preferably, the silicon oxide coating is deposited on the deposited surface of the glass substrate while the surface is essentially at atmospheric pressure. In this embodiment, the CVD process is an atmospheric CVD (APCVD) process. However, the CVD process is not limited to the APCVD process, and in other embodiments, the silicon oxide coating can be formed under low pressure conditions.

ガラス基板は、特定の厚さに限定されない。また、ガラス基板は、当技術分野で既知の従来のガラス組成であり得る。一実施形態では、ガラス基板は、ソーダ石灰シリカガラスである。いくつかの実施形態では、基板は、フロートガラスリボンの一部であり得る。しかしながら、CVDプロセスは、ソーダ石灰シリカガラス基板に限定されず、他の実施形態では、ガラス基板は、ホウケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩ガラスであり得る。 The glass substrate is not limited to a specific thickness. Further, the glass substrate can be a conventional glass composition known in the art. In one embodiment, the glass substrate is soda lime silica glass. In some embodiments, the substrate can be part of a float glass ribbon. However, the CVD process is not limited to soda lime silica glass substrates, and in other embodiments the glass substrate can be borosilicate or aluminosilicate glass.

また、ガラス基板の透明性または吸収特性は、実施形態間で異なり得る。例えば、特定の実施形態では、ガラス基板が高い可視光線透過率を示すことを可能にする、低い鉄含有量を有するガラス基板を利用することが好ましい場合がある。いくつかの実施形態では、ガラス基板は、0.15重量%以下のFe(総鉄)を含み得る。本明細書で使用される場合、「総鉄」という句は、ガラスに含まれる酸化鉄(FeO+Fe)の総重量を指す。より好ましくは、ガラス基板は、0.1重量%以下のFe(総鉄)、さらにより好ましくは、0.02重量%以下のFe(総鉄)を含む。一実施形態では、ガラス基板は、0.012重量%のFe(総鉄)を含む。これらの実施形態では、ガラス基板は、CIELABカラースケールシステム(光源C、10度の観測装置)で91%以上の総可視光透過率を示し得る。さらに、ガラス基板の色は、CVDプロセスの実施形態間で異なり得る。一実施形態では、ガラス基板は、実質的に透明であり得る。他の実施形態では、ガラス基板は、色味付けまたは着色され得る。 Also, the transparency or absorption properties of the glass substrate can vary between embodiments. For example, in certain embodiments, it may be preferable to utilize a glass substrate with a low iron content that allows the glass substrate to exhibit high visible light transmission. In some embodiments, the glass substrate may contain less than 0.15% by weight Fe 2 O 3 (total iron). As used herein, the phrase "total iron" refers to the total weight of iron oxide (FeO + Fe 2 O 3 ) contained in glass. More preferably, the glass substrate contains Fe 2 O 3 (total iron) of 0.1% by weight or less, and even more preferably 0.02% by weight or less of Fe 2 O 3 (total iron). In one embodiment, the glass substrate contains 0.012% by weight Fe 2 O 3 (total iron). In these embodiments, the glass substrate can exhibit a total visible light transmittance of 91% or more in the CIELAB color scale system (light source C, 10 degree observation device). In addition, the color of the glass substrate can vary between embodiments of the CVD process. In one embodiment, the glass substrate can be substantially transparent. In other embodiments, the glass substrate can be tinted or colored.

酸化ケイ素コーティングは、シラン化合物の供給源、1つ以上の酸素含有分子のうちの1つ以上の供給源、リン含有化合物の供給源、ホウ素含有化合物の供給源、ならびにラジカル捕捉剤の供給源のうちの1つ以上を提供することによって堆積され得る。一実施形態では、酸素含有分子の供給源は、水の供給源であり得る。別個の供給ラインが、反応体(前駆体)分子の供給源から延在し得る。本明細書で使用される場合、「反応体分子」および「前駆体分子」という句は、シラン化合物のいずれかまたはすべて、1つ以上の酸素含有分子、ラジカル捕捉剤、リン含有化合物、およびホウ素含有化合物を指すために互換的に使用されてもよく、かつ/または本明細書に開示されるその様々な実施形態を説明するために使用されてもよい。好ましくは、前駆体分子の供給源は、フロート浴室の外側の位置で提供される。 Silicon oxide coatings are a source of silane compounds, one or more sources of one or more oxygen-containing molecules, sources of phosphorus-containing compounds, sources of boron-containing compounds, and sources of radical scavengers. It can be deposited by providing one or more of them. In one embodiment, the source of oxygen-containing molecules can be a source of water. A separate supply line can extend from the source of the reactant (precursor) molecule. As used herein, the terms "reactant molecule" and "precursor molecule" refer to any or all of the silane compounds: one or more oxygen-containing molecules, radical scavengers, phosphorus-containing compounds, and boron. It may be used interchangeably to refer to a contained compound and / or to describe its various embodiments disclosed herein. Preferably, the source of precursor molecules is provided at a location outside the float bathroom.

好ましくは、酸化ケイ素コーティングは、気体混合物を形成することによって堆積される。気体混合物での使用に好適な前駆体分子は、CVDプロセスでの使用に好適であることが好ましい。このような分子は、ある時点で液体または固体であり得るが、それらは気体混合物で使用するために気化し得るような揮発性である。特定の実施形態では、気体混合物は、本質的に大気圧で酸化ケイ素コーティングを形成するために好適な前駆体分子を含む。気体状態になると、前駆体分子は、気体流に含まれてもよく、酸化ケイ素コーティングを形成するために利用されてもよい。 Preferably, the silicon oxide coating is deposited by forming a gas mixture. Precursor molecules suitable for use in gas mixtures are preferably suitable for use in CVD processes. Such molecules can be liquid or solid at some point, but they are volatile enough to vaporize for use in gas mixtures. In certain embodiments, the gas mixture contains precursor molecules that are essentially suitable for forming a silicon oxide coating at atmospheric pressure. Once in the gaseous state, the precursor molecules may be included in the gas stream and may be utilized to form a silicon oxide coating.

気体前駆体分子の任意の特定の組み合わせについて、特定の堆積速度およびコーティングの厚さを達成するための最適な濃度および流速は、異なり得る。しかしながら、酸化ケイ素コーティングを形成するために、気体混合物は、シラン化合物、1つ以上の酸素含有分子、ラジカル捕捉剤、ならびにリン含有化合物およびホウ素含有化合物のうちの少なくとも1つを含むことが好ましい。一実施形態では、気体混合物は、リン含有化合物を含む。別の実施形態では、気体混合物は、ホウ素含有化合物を含む。さらなる実施形態では、気体混合物は、リン含有化合物およびホウ素含有化合物を含み得る。 For any particular combination of gas precursor molecules, the optimum concentration and flow rate to achieve a particular deposition rate and coating thickness can vary. However, in order to form a silicon oxide coating, the gas mixture preferably contains a silane compound, one or more oxygen-containing molecules, a radical scavenger, and at least one of a phosphorus-containing compound and a boron-containing compound. In one embodiment, the gas mixture comprises a phosphorus-containing compound. In another embodiment, the gas mixture comprises a boron-containing compound. In a further embodiment, the gas mixture may comprise a phosphorus-containing compound and a boron-containing compound.

一実施形態では、シラン化合物は、モノシラン(SiH)である。しかしながら、他のシラン化合物は、酸化ケイ素コーティングの堆積に使用するために好適である。例えば、ジシラン(Si)は、酸化ケイ素コーティングを堆積させるために利用され得る別のシラン化合物である。 In one embodiment, the silane compound is monosilane (SiH 4 ). However, other silane compounds are suitable for use in the deposition of silicon oxide coatings. For example, disilane (Si 2 H 6) is another silane compound may be utilized to deposit the silicon oxide coating.

いくつかの実施形態では、シラン化合物、ラジカル捕捉剤、リン含有化合物、およびホウ素含有化合物のうちの1つ以上は、1つ以上の酸素元素を含み得る。しかしながら、「1つ以上の酸素含有分子」という句は、シラン化合物、ラジカル捕捉剤、リン含有化合物、およびホウ素含有化合物とは別である気体混合物に含まれる1つ以上の分子を指すことを理解されたい。1つ以上の酸素含有分子は、第1の酸素含有分子を含む。一実施形態では、第1の酸素含有分子は、分子状酸素(O)であり、それは、空気などの気体組成物の一部として、または実質的に精製された形態で提供され得る。別の実施形態では、第1の酸素含有分子は、水(HO)蒸気であり、それは、蒸気として提供され得る。特定の実施形態では、1つ以上の酸素含有分子は、2つの酸素含有分子を含む。1つのこのような実施形態では、気体混合物は、第1の酸素含有分子および第2の酸素含有分子を含む。この実施形態では、第1の酸素含有分子は、分子状酸素であってもよく、ならびに第2の酸素含有分子は、水蒸気であってもよく、またはその逆でもよい。 In some embodiments, one or more of the silane compound, the radical scavenger, the phosphorus-containing compound, and the boron-containing compound may contain one or more oxygen elements. However, it is understood that the phrase "one or more oxygen-containing molecules" refers to one or more molecules contained in a gas mixture that is separate from silane compounds, radical scavengers, phosphorus-containing compounds, and boron-containing compounds. I want to be. The one or more oxygen-containing molecules include a first oxygen-containing molecule. In one embodiment, the first oxygen-containing molecule is molecular oxygen (O 2 ), which can be provided as part of a gaseous composition such as air or in a substantially purified form. In another embodiment, the first oxygen-containing molecule is water (H 2 O) vapor, it may be provided as a vapor. In certain embodiments, the one or more oxygen-containing molecules comprises two oxygen-containing molecules. In one such embodiment, the gas mixture comprises a first oxygen-containing molecule and a second oxygen-containing molecule. In this embodiment, the first oxygen-containing molecule may be molecular oxygen, and the second oxygen-containing molecule may be water vapor or vice versa.

いくつかの実施形態では、気体混合物は、分子状酸素よりも多くの水蒸気を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、気体混合物中の分子酸素と水蒸気との比は、1:20以上であり得る。1つのこのような実施形態では、気体混合物中の分子酸素と水蒸気との比は、1:20〜1:1である。他の実施形態では、気体混合物中の分子酸素と水蒸気との比は、1:15以上であり得る。1つのこのような実施形態では、気体混合物中の分子酸素と水蒸気との比は、1:15〜1:1である。さらに、いくつかの実施形態では、気体混合物は、モルパーセント(モル%)に基づき得る50%以上の水蒸気を含み得る。これらの実施形態のうちのいくつかでは、気体混合物は、50〜90%の水蒸気を含み得る。他の実施形態では、気体混合物は、50〜80%の水蒸気を含み得る。 In some embodiments, the gaseous mixture may contain more water vapor than molecular oxygen. For example, in some embodiments, the ratio of molecular oxygen to water vapor in the gas mixture can be 1:20 or greater. In one such embodiment, the ratio of molecular oxygen to water vapor in the gas mixture is 1:20 to 1: 1. In other embodiments, the ratio of molecular oxygen to water vapor in the gas mixture can be 1:15 or greater. In one such embodiment, the ratio of molecular oxygen to water vapor in the gas mixture is 1: 15 to 1: 1. Moreover, in some embodiments, the gas mixture may contain 50% or more water vapor, which can be based on mol percent (mol%). In some of these embodiments, the gas mixture may contain 50-90% water vapor. In other embodiments, the gas mixture may contain 50-80% water vapor.

シラン化合物は自然発火性であってもよく、1つ以上の酸素含有分子が、自然発火性シラン化合物を含む気体混合物に添加される場合、例えばシリカ(SiO)などの酸化ケイ素コーティングが生成され得る。しかしながら、コーティングは、許容できないほど高い速度で生成され、爆発的な反応が起こり得る。そのような反応を防止する既知の方法は、非常に低い商業的に非実用的な速度でコーティングの堆積をもたらす。既知の方法では、気体混合物に含まれ得るシランと酸素の量も制限される。なぜなら濃度が高すぎると元素の気相反応が生じ、コーティングが生成されないためである。したがって、気体混合物は、ラジカル捕捉剤を含むことが好ましい。 The silane compound may be pyrophoric, and when one or more oxygen-containing molecules are added to the gas mixture containing the pyrophoric silane compound, a silicon oxide coating such as silica (SiO 2 ) is produced. obtain. However, coatings are formed at unacceptably high rates and explosive reactions can occur. Known methods of preventing such reactions result in coating deposition at very low commercially impractical rates. Known methods also limit the amount of silane and oxygen that can be contained in the gas mixture. This is because if the concentration is too high, a vapor phase reaction of the elements will occur and no coating will be formed. Therefore, the gas mixture preferably contains a radical scavenger.

ラジカル捕捉剤の存在によって、シラン化合物は、動作温度で発火および早期反応を受けることなく、1つ以上の酸素含有分子と混合され得る。ラジカル捕捉剤は、ガラス基板の上方、近く、および/または上での反応の反応速度論の制御をさらに提供し、反応速度論の最適化をさらに可能にする。一実施形態では、ラジカル捕捉剤は、炭化水素ガスである。好ましくは、炭化水素ガスは、エチレン(C)またはプロピレン(C)である。 Due to the presence of the radical scavenger, the silane compound can be mixed with one or more oxygen-containing molecules without ignition and premature reaction at operating temperature. Radical scavengers further provide control of reaction kinetics above, near, and / or above the glass substrate, further enabling optimization of reaction kinetics. In one embodiment, the radical scavenger is a hydrocarbon gas. Preferably, the hydrocarbon gas is ethylene (C 2 H 4 ) or propylene (C 3 H 6 ).

一実施形態では、リン含有化合物は、有機リン含有化合物である。エステルは、気体混合物での使用に好ましい有機リン含有化合物である。したがって、一実施形態では、リン含有化合物は、エステルである。例えば、一実施形態では、リン含有化合物は、亜リン酸トリエチル(TEP)である。別の実施形態では、リン含有化合物は、リン酸トリエチル(TEPO)であり得る。しかしながら、他のリン含有化合物が、気体混合物での使用に好適である場合がある。 In one embodiment, the phosphorus-containing compound is an organic phosphorus-containing compound. Esters are organophosphorus-containing compounds that are preferred for use in gas mixtures. Thus, in one embodiment, the phosphorus-containing compound is an ester. For example, in one embodiment, the phosphorus-containing compound is triethyl phosphate (TEP). In another embodiment, the phosphorus-containing compound can be triethyl phosphate (TEPO). However, other phosphorus-containing compounds may be suitable for use in gas mixtures.

上記の実施形態のように、酸化ケイ素コーティングを形成するために、リン含有化合物を利用する利点は、気体混合物中のリン含有化合物とシラン化合物との比を選択することによって実現され得る。例えば、一実施形態では、気体混合物中のリン含有化合物とシラン化合物との比は、1:100以上である。特定の実施形態では、気体混合物中のリン含有化合物とシラン化合物との比は、1:100〜1:1である。例えば、気体混合物中のリン含有化合物とシラン化合物との比は、1:50であり得る。いくつかの実施形態では、気体混合物中のリン含有化合物とシラン化合物との比は、1:50〜1:1である。いくつかの実施形態では、気体混合物中のリン含有化合物の量を制限することが望ましい場合がある。1つのこのような実施形態では、気体混合物中のリン含有化合物のモル%は、0.7未満であり得る。例えば、気体混合物は、0.6モル%以下のリン含有化合物を含み得る。気体混合物がリン含有化合物を含む場合、酸化ケイ素コーティングは、微量以上のリンを含み得る。 The advantage of utilizing a phosphorus-containing compound to form a silicon oxide coating, as in the above embodiment, can be realized by selecting the ratio of the phosphorus-containing compound to the silane compound in the gas mixture. For example, in one embodiment, the ratio of the phosphorus-containing compound to the silane compound in the gas mixture is 1: 100 or more. In certain embodiments, the ratio of phosphorus-containing compounds to silane compounds in the gas mixture is 1: 100 to 1: 1. For example, the ratio of phosphorus-containing compound to silane compound in the gas mixture can be 1:50. In some embodiments, the ratio of phosphorus-containing compounds to silane compounds in the gas mixture is 1:50 to 1: 1. In some embodiments, it may be desirable to limit the amount of phosphorus-containing compounds in the gas mixture. In one such embodiment, the mol% of the phosphorus-containing compound in the gas mixture can be less than 0.7. For example, the gas mixture may contain up to 0.6 mol% of phosphorus-containing compounds. If the gas mixture contains a phosphorus-containing compound, the silicon oxide coating may contain trace amounts or more of phosphorus.

気体混合物がホウ素含有化合物を含む場合、ホウ素含有化合物は、有機ホウ素含有化合物であることが好ましい。したがって、一実施形態では、ホウ素含有化合物は、エステルである。1つのこのような実施形態では、ホウ素含有化合物は、トリエチルボラン(TEB)である。しかしながら、他のホウ素含有化合物が、気体混合物での使用に好適である場合がある。 When the gas mixture contains a boron-containing compound, the boron-containing compound is preferably an organic boron-containing compound. Thus, in one embodiment, the boron-containing compound is an ester. In one such embodiment, the boron-containing compound is triethylborane (TEB). However, other boron-containing compounds may be suitable for use in gas mixtures.

上記の実施形態のように、酸化ケイ素コーティングを形成するために、ホウ素含有化合物を利用する利点は、気体混合物中のホウ素含有化合物とシラン化合物との比を選択することによって実現され得る。例えば、一実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とシラン化合物との比は、1:10以上である。一実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とシラン化合物との比は、1:10〜1:1である。別の実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とシラン化合物との比は、1:5〜1:1である。さらに別の実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とシラン化合物との比は、1:2〜1:1である。 The advantage of utilizing a boron-containing compound to form a silicon oxide coating, as in the above embodiment, can be realized by selecting the ratio of the boron-containing compound to the silane compound in the gas mixture. For example, in one embodiment, the ratio of the boron-containing compound to the silane compound in the gas mixture is 1:10 or more. In one embodiment, the ratio of boron-containing compound to silane compound in the gas mixture is 1: 10 to 1: 1. In another embodiment, the ratio of boron-containing compound to silane compound in the gas mixture is 1: 5 to 1: 1. In yet another embodiment, the ratio of boron-containing compound to silane compound in the gas mixture is 1: 2 to 1: 1.

気体混合物がリン含有化合物およびホウ素含有化合物を含む特定の実施形態では、気体混合物中にリン含有化合物より多くのホウ素含有化合物が存在することが好ましい場合がある。しかしながら、他の実施形態では、気体混合物中に同量のホウ素含有化合物およびリン含有化合物が存在することが好ましい場合がある。さらに他の実施形態では、気体混合物中にホウ素含有化合物よりも多くのリン含有化合物が存在することが好ましい場合がある。上記の実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物およびリン含有化合物の量は、モル%基準であり得る。 In certain embodiments where the gas mixture comprises a phosphorus-containing compound and a boron-containing compound, it may be preferable that the gas mixture contains more boron-containing compounds than the phosphorus-containing compound. However, in other embodiments, it may be preferable to have equal amounts of boron-containing and phosphorus-containing compounds in the gas mixture. In yet another embodiment, it may be preferable that the gas mixture contains more phosphorus-containing compounds than boron-containing compounds. In the above embodiments, the amounts of boron-containing and phosphorus-containing compounds in the gas mixture can be on a molar% basis.

気体混合物はまた、担体ガスまたは希釈ガスとして利用される1つ以上の不活性ガスを含み得る。好適な不活性ガスは、窒素(N)、ヘリウム(He)、およびこれらの混合物を含む。したがって、別個の供給ラインがそこから延在し得る1つ以上の不活性ガスの供給源が、提供されてもよい。 The gas mixture may also contain one or more inert gases that are utilized as carrier gases or diluent gases. Suitable inert gases include nitrogen (N 2 ), helium (He), and mixtures thereof. Therefore, one or more sources of inert gas may be provided from which a separate supply line can extend.

前駆体分子は混合されて、気体混合物を形成する。上記のように、シラン化合物は、ラジカル捕捉剤の存在に起因して、発火および早期反応を受けることなく、1つ以上の酸素含有分子と混合され得る。提供される場合、リン含有化合物はまた、シラン化合物、酸素含有分子(複数可)、およびラジカル捕捉剤とも混合されて、気体混合物を形成することが好ましい。また、提供される場合、ホウ素含有化合物はまた、シラン化合物、酸素含有分子(複数可)、およびラジカル捕捉剤とも混合されて、気体混合物を形成することが好ましい。特定の実施形態では、ホウ素含有化合物は、シラン化合物、酸素含有分子(複数可)、ラジカル捕捉剤、およびリン含有化合物と混合されて、気体混合物を形成する。 The precursor molecules are mixed to form a gas mixture. As mentioned above, the silane compound can be mixed with one or more oxygen-containing molecules due to the presence of the radical scavenger without undergoing ignition and premature reaction. When provided, the phosphorus-containing compound is also preferably mixed with a silane compound, oxygen-containing molecules (s), and a radical scavenger to form a gas mixture. Also, when provided, the boron-containing compound is also preferably mixed with a silane compound, oxygen-containing molecules (s), and a radical scavenger to form a gas mixture. In certain embodiments, the boron-containing compound is mixed with a silane compound, an oxygen-containing molecule (s), a radical scavenger, and a phosphorus-containing compound to form a gas mixture.

上記のように、いくつかの実施形態では、気体混合物が、ホウ素含有化合物およびリン含有化合物を含むことが好ましい場合がある。気体混合物中にホウ素含有化合物およびリン含有化合物の両方が有することによって、酸化ケイ素コーティングは、ホウ素含有化合物およびリン含有化合物の一方のみが、気体混合物に含まれる場合の酸化ケイ素コーティングの堆積速度よりも速い堆積速度で形成され得る。気体混合物がホウ素含有化合物およびリン含有化合物を含む実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とリン含有化合物との比は、1:1以上であり得る。これらの実施形態のうちのいくつかでは、気体混合物中にリン素含有化合物よりも多くのホウ素含有化合物が存在することが好ましい場合がある。1つのこのような実施形態では、気体混合物中のホウ素含有化合物とリン含有化合物との比は、2:1以上であり得る。 As mentioned above, in some embodiments, it may be preferable that the gas mixture comprises a boron-containing compound and a phosphorus-containing compound. By having both the boron-containing compound and the phosphorus-containing compound in the gas mixture, the silicon oxide coating is more than the deposition rate of the silicon oxide coating when only one of the boron-containing compound and the phosphorus-containing compound is contained in the gas mixture. It can be formed at a high deposition rate. In embodiments where the gas mixture comprises a boron-containing compound and a phosphorus-containing compound, the ratio of the boron-containing compound to the phosphorus-containing compound in the gas mixture can be 1: 1 or greater. In some of these embodiments, it may be preferable to have more boron-containing compounds in the gas mixture than phosphorus-containing compounds. In one such embodiment, the ratio of boron-containing compound to phosphorus-containing compound in the gas mixture can be 2: 1 or greater.

特定の実施形態では、コーティング装置が提供され得る。好ましくは、酸化ケイ素コーティングをガラス基板上に形成する前に、気体混合物は、コーティング装置を通して送給される。気体混合物は、1つ以上のガス分配器ビームを利用してコーティング装置から排出され得る。好ましくは、気体混合物は、コーティング装置を通して送給される前に形成される。例えば、前駆体分子は、コーティング装置の入口に接続された送給ラインで混合され得る。他の実施形態では、気体混合物は、コーティング装置内で形成され得る。 In certain embodiments, coating devices may be provided. Preferably, the gas mixture is fed through a coating device before the silicon oxide coating is formed on the glass substrate. The gas mixture can be expelled from the coating apparatus utilizing one or more gas distributor beams. Preferably, the gas mixture is formed before being fed through the coating device. For example, precursor molecules can be mixed in a feed line connected to the inlet of the coating device. In other embodiments, the gas mixture can be formed within the coating device.

本明細書に記載されるCVDプロセスの利点は、酸化ケイ素コーティングの形成の場合に発生する、堆積速度の著しい増加および予備反応/粉末形成の量の低減である。したがって、CVDプロセスは、従来のプロセスよりもはるかに長いラン長さで操作され得る。必要な酸化ケイ素コーティングの厚さに応じて、CVDプロセスによって形成されるコーティングは、複数の酸化ケイ素コーティング層を連続的に形成することによって堆積され得る。しかしながら、CVDプロセスの別の利点は、所望の厚さに応じて、酸化ケイ素コーティングを形成するためには、単一のコーティング装置のみが必要とされ得ることである。 The advantages of the CVD process described herein are a significant increase in deposition rate and a reduction in the amount of pre-reaction / powder formation that occurs in the case of silicon oxide coating formation. Therefore, the CVD process can be operated with much longer run lengths than traditional processes. Depending on the required silicon oxide coating thickness, the coating formed by the CVD process can be deposited by forming multiple silicon oxide coating layers in succession. However, another advantage of the CVD process is that, depending on the desired thickness, only a single coating device may be required to form the silicon oxide coating.

好ましくは、コーティング装置は、ガラス基板を横断して延在し、その上方に所定の距離で提供される。コーティング装置は、少なくとも1つの所定の位置に位置付けされることが好ましい。フロートガラス製造プロセスと併せてCVDプロセスが利用される場合、コーティング装置は、そのフロート浴セクション内に提供されることが好ましい。しかしながら、コーティング装置は、ガラス焼きなまし炉、および/またはフロート浴と焼きなまし炉との間の間隙に提供され得る。 Preferably, the coating device extends across the glass substrate and is provided above it at a predetermined distance. The coating device is preferably positioned at at least one predetermined position. If the CVD process is utilized in conjunction with the float glass manufacturing process, the coating equipment is preferably provided within its float bath section. However, the coating device may be provided in the glass annealing furnace and / or in the gap between the float bath and the annealing furnace.

気体混合物は、ガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って方向付けられる。コーティング装置を利用することは、気体混合物をガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って方向付けることに役立つ。好ましくは、気体混合物は、層流でガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って方向付けられる。 The gas mixture is oriented towards and along the glass substrate. Utilization of the coating device helps to direct the gas mixture towards and along the glass substrate. Preferably, the gas mixture is oriented in a laminar flow towards and along the glass substrate.

気体混合物は、ガラス基板でまたはガラス基板の近くで反応して、ガラス基板上に酸化ケイ素コーティングを形成する。上記の気体混合物の実施形態を利用することは、ガラス基板上への、実質的に欠陥が存在し得ない高品質のコーティング層の堆積をもたらす。また、酸化ケイ素コーティングは、優れたコーティング厚さ均一性を示し得る。 The gas mixture reacts on or near the glass substrate to form a silicon oxide coating on the glass substrate. Utilization of the above gas mixture embodiments results in the deposition of a high quality coating layer on the glass substrate with virtually no defects. Also, the silicon oxide coating can exhibit excellent coating thickness uniformity.

いくつかの実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、熱分解性である。本明細書で使用される場合、「熱分解性」という用語は、ガラス基板に化学的に結合するコーティングを指し得る。いくつかの実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、1.6未満の屈折率を有する。好ましくは、酸化ケイ素コーティングの屈折率は、1.2〜1.6である。より好ましくは、酸化ケイ素コーティングの屈折率は、1.2〜1.5である。上記の屈折率値は、電磁スペクトルの400〜780nm全域にわたる平均値として報告される。 In some embodiments, the silicon oxide coating is pyrolytic. As used herein, the term "pyrolytic" can refer to a coating that chemically bonds to a glass substrate. In some embodiments, the silicon oxide coating has a refractive index of less than 1.6. Preferably, the silicon oxide coating has a refractive index of 1.2-1.6. More preferably, the silicon oxide coating has a refractive index of 1.2 to 1.5. The above refractive index values are reported as average values over the 400-780 nm range of the electromagnetic spectrum.

いくつかの実施形態では、気体混合物は、シラン化合物、第1の酸素含有分子、およびラジカル捕捉剤を含む。好ましくは、シラン化合物は、モノシランであり、第1の酸素含有分子は、分子状酸素であり、ラジカル捕捉剤は、エチレンである。リン含有化合物またはホウ素含有化合物を、このような気体混合物に添加すると、酸化ケイ素コーティングが、ガラス基板の移動中に、150nm*m/分以上の堆積速度で形成され得ることが見出された。いくつかの実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板の移動中に、175nm*m/分以上の堆積速度で形成され得る。気体混合物が、例えば、水蒸気などの第2の酸素含有分子、およびリン含有化合物またはホウ素含有化合物を含む場合、酸化ケイ素コーティングの堆積速度のさらなる増加が実現され得ることがさらに見出された。例えば、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板の移動中に、200nm*m/分以上の堆積速度で形成され得る。いくつかの実施形態では、気体混合物が、第2酸素含有分子、リン含有化合物、およびホウ素含有化合物を含むことが好ましい場合がある。 In some embodiments, the gas mixture comprises a silane compound, a first oxygen-containing molecule, and a radical scavenger. Preferably, the silane compound is monosilane, the first oxygen-containing molecule is molecular oxygen, and the radical scavenger is ethylene. It has been found that when a phosphorus-containing compound or a boron-containing compound is added to such a gas mixture, a silicon oxide coating can be formed during the movement of the glass substrate at a deposition rate of 150 nm * m / min or higher. In some embodiments, the silicon oxide coating can be formed at a deposition rate of 175 nm * m / min or higher during the movement of the glass substrate. It was further found that further increases in the deposition rate of the silicon oxide coating could be achieved if the gas mixture contained a second oxygen-containing molecule, such as water vapor, and a phosphorus-containing or boron-containing compound. For example, the silicon oxide coating can be formed at a deposition rate of 200 nm * m / min or higher during the movement of the glass substrate. In some embodiments, it may be preferable that the gas mixture comprises a secondary oxygen-containing molecule, a phosphorus-containing compound, and a boron-containing compound.

上記の実施形態のうちのいくつかでは、酸化ケイ素コーティングは、二酸化ケイ素(SiO)およびリンを含み得る。他の実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、二酸化ケイ素およびホウ素を含み得る。一般に、気体混合物中のホウ素含有化合物の量を増加させると、酸化ケイ素コーティング中のホウ素の量が増加することに留意されたい。さらに他の実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、二酸化ケイ素と、ホウ素と、リンと、を含み得る。 In some of the above embodiments, the silicon oxide coating may include silicon dioxide (SiO 2 ) and phosphorus. In other embodiments, the silicon oxide coating may include silicon dioxide and boron. It should be noted that, in general, increasing the amount of boron-containing compounds in the gas mixture increases the amount of boron in the silicon oxide coating. In yet other embodiments, the silicon oxide coating may include silicon dioxide, boron, and phosphorus.

酸化ケイ素コーティングは、1つ以上の先に堆積されたコーティング上に形成され得る。例えば、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板の堆積表面上に形成された、先に堆積された酸化スズコーティング上に形成され得る。この実施形態では、その上に酸化ケイ素コーティングが堆積される酸化スズコーティングは、フッ素でドープされ得るか、またはガラス基板上に直接堆積され得る。酸化ケイ素コーティングは、酸化スズコーティング上に直接形成され得る。代替的に、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板上に直接形成され得る。この位置では、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板と酸化ケイ素コーティング上に形成された任意のコーティングとの間のナトリウム拡散バリアとして機能し得る。これは、ガラス基板がソーダ石灰シリカガラスである場合に特に有益であり得る。 The silicon oxide coating can be formed on one or more previously deposited coatings. For example, the silicon oxide coating can be formed on the previously deposited tin oxide coating formed on the deposited surface of the glass substrate. In this embodiment, the tin oxide coating on which the silicon oxide coating is deposited can be doped with fluorine or deposited directly on the glass substrate. The silicon oxide coating can be formed directly on the tin oxide coating. Alternatively, the silicon oxide coating can be formed directly on the glass substrate. In this position, the silicon oxide coating can act as a sodium diffusion barrier between the glass substrate and any coating formed on the silicon oxide coating. This can be especially beneficial if the glass substrate is soda lime silica glass.

上述のように、酸化ケイ素コーティングは、周知のフロートガラス製造プロセスにおけるガラス基板の製造と併せて形成され得る。フロートガラス製造プロセスは、典型的には、図に示された設備30などのフロートガラス設備を利用して実行される。しかしながら、本明細書に記載されるフロートガラス設備30は、このような設備の単なる例示であることを理解されたい。 As mentioned above, the silicon oxide coating can be formed in conjunction with the production of the glass substrate in a well-known float glass production process. The float glass manufacturing process is typically performed utilizing a float glass facility such as the facility 30 shown in the figure. However, it should be understood that the float glass equipment 30 described herein is merely an example of such equipment.

図に示されるように、フロートガラス設備30は、溶融ガラス34が溶融炉からガラス基板が形成されるフロート浴セクション36に送出される溝セクション32を備え得る。この実施形態では、ガラス基板は、ガラスリボン38と称される。ガラスリボン38は、酸化ケイ素コーティングが形成される好ましい基板である。しかしながら、ガラス基板は、ガラスリボンであることに限定されないことを理解されたい。 As shown in the figure, the float glass facility 30 may include a groove section 32 in which the molten glass 34 is delivered from the melting furnace to the float bath section 36 where the glass substrate is formed. In this embodiment, the glass substrate is referred to as the glass ribbon 38. The glass ribbon 38 is a preferred substrate on which a silicon oxide coating is formed. However, it should be understood that the glass substrate is not limited to being a glass ribbon.

ガラスリボン38は、浴セクション36から、隣接するガラス焼きなまし炉40および冷却セクション42を通って進む。フロート浴セクション36は、溶融スズ46の浴が含まれる底部セクション44、頂部48、対向する側壁(図示せず)、および端壁50、52を含む。頂部48、側壁、および端壁50、52は共に、溶融スズ46の酸化を防止するために非酸化性雰囲気が維持される囲い54を画定する。 The glass ribbon 38 proceeds from the bath section 36 through the adjacent glass annealing furnace 40 and cooling section 42. The float bath section 36 includes a bottom section 44 containing a bath of molten tin 46, a top 48, opposing side walls (not shown), and end walls 50, 52. The top 48, side walls, and end walls 50, 52 all define an enclosure 54 in which a non-oxidizing atmosphere is maintained to prevent oxidation of the molten tin 46.

操作中、溶融ガラス34は、調節ツイル56の下の溝32に沿って流動し、制御された量でスズ浴46の表面上に下向きに流動する。溶融スズ表面上で、溶融ガラス34は、重力、および表面張力、ならびに特定の機械的影響の影響下で横方向に広がり、スズ浴46全域にわたって進み、ガラスリボン38を形成する。ガラスリボン38は、リフトアウトロール58上で浴セクション36から取り除かれ、その後、整列ロール上のガラス焼きなまし炉40および冷却セクション42を通って搬送される。酸化ケイ素コーティングの堆積は、フロート浴セクション36で実施することが好ましいが、ガラス生成ラインにさらに沿って、例えばフロート浴36とガラス焼きなまし炉40との間の間隙60内で、またはガラス焼きなまし炉40内で、堆積を実施することが可能である。 During the operation, the molten glass 34 flows along the groove 32 below the adjustment twill 56 and flows downward on the surface of the tin bath 46 in a controlled amount. On the molten tin surface, the molten glass 34 spreads laterally under the influence of gravity, surface tension, and certain mechanical influences and travels across the tin bath 46 to form the glass ribbon 38. The glass ribbon 38 is removed from the bath section 36 on the lift-out roll 58 and then transported through the glass annealing furnace 40 and the cooling section 42 on the alignment roll. The deposition of the silicon oxide coating is preferably carried out in the float bath section 36, but further along the glass production line, for example in the gap 60 between the float bath 36 and the glass annealing furnace 40, or in the glass annealing furnace 40. Within, it is possible to carry out deposition.

図に示されるように、フロート浴セクション36内にコーティング装置62が示される。酸化ケイ素コーティングは、コーティング装置62を利用して形成され得る。この実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、ガラス基板上に直接形成され得る。特定の実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、ガラスリボン38上に先に形成された1つ以上のコーティング上に形成され得る。これらのコーティングの各々は、別個のコーティング装置を利用して形成され得る。例えば、一実施形態では、コーティング装置62、64を利用して、非ドープ酸化スズを含むコーティング層が堆積され得る。この実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、上記のようなフロート浴セクション36またはフロートガラス設備30の別の部分に提供される、非ドープ酸化スズコーティングを形成するために利用されるコーティング装置62、64の下流に位置する、別のコーティング装置64〜68を利用して、非ドープ酸化スズコーティング上または上方に直接形成され得る。別の実施形態では、コーティング装置66が提供されてもよく、フッ素ドープ酸化スズを含むコーティングを形成するために利用されてもよい。この実施形態では、酸化ケイ素コーティングは、コーティング装置66の下流に位置するコーティング装置68を利用して、ドープ酸化スズコーティング上または上方に直接形成され得る。 As shown in the figure, the coating device 62 is shown within the float bath section 36. The silicon oxide coating can be formed using the coating device 62. In this embodiment, the silicon oxide coating can be formed directly on the glass substrate. In certain embodiments, the silicon oxide coating can be formed on one or more coatings previously formed on the glass ribbon 38. Each of these coatings can be formed utilizing a separate coating device. For example, in one embodiment, coating devices 62, 64 can be utilized to deposit a coating layer containing non-doped tin oxide. In this embodiment, the silicon oxide coating is provided in the float bath section 36 or another portion of the float glass facility 30 as described above, and the coating devices 62, 64 utilized to form a non-doped tin oxide coating. It can be formed directly on or above the non-doped tin oxide coating utilizing another coating device 64-68 located downstream of. In another embodiment, the coating device 66 may be provided and may be utilized to form a coating containing fluorine-doped tin oxide. In this embodiment, the silicon oxide coating can be formed directly on or above the doped tin oxide coating utilizing a coating device 68 located downstream of the coating device 66.

好適な非酸化性雰囲気、一般に、窒素、または窒素が優勢な窒素と水素の混合物が、フロート浴セクション36内に維持されて、フロート浴を構成する溶融スズ46の酸化を防止する。雰囲気ガスは、分配マニホールド72に動作可能に結合された導管70を通して導入される。非酸化性ガスは、通常の損失を補うために十分な速度で導入され、外気の侵入を防止するために、周囲大気圧よりも約0.001〜約0.01気圧高いわずかな陽圧を維持する。本発明を説明する目的のために、上記の圧力範囲は、通常の大気圧を構成すると見なされる。 A suitable non-oxidizing atmosphere, generally nitrogen, or a nitrogen-hydrogen mixture predominantly nitrogen, is maintained within the float bath section 36 to prevent oxidation of the molten tin 46 constituting the float bath. Atmospheric gas is introduced through a conduit 70 operably coupled to the distribution manifold 72. The non-oxidizing gas is introduced at a speed sufficient to compensate for the normal loss, and to prevent the ingress of outside air, a slight positive pressure about 0.001 to about 0.01 atm higher than the ambient atmospheric pressure is applied. maintain. For the purposes of explaining the present invention, the above pressure range is considered to constitute normal atmospheric pressure.

好ましくは、酸化ケイ素コーティングは、本質的に大気圧で形成される。したがって、フロート浴セクション36、ガラス焼きなまし炉40、および/またはフロート浴セクション36とガラス焼きなまし炉40との間の間隙60内の圧力は、本質的に大気圧であり得る。 Preferably, the silicon oxide coating is essentially formed at atmospheric pressure. Thus, the pressure in the float bath section 36, the glass annealing furnace 40, and / or the gap 60 between the float bath section 36 and the glass annealing furnace 40 can be essentially atmospheric pressure.

フロート浴セクション36および囲い54内の所望の温度領域を維持するための熱は、囲い54内の放射加熱器74によって提供される。冷却セクション42が囲まれていないため、ガラス焼きなまし炉40内の雰囲気は、典型的には大気であり、したがってガラスリボン38は、周囲雰囲気に開放されている。続いて、ガラスリボン38は、周囲温度まで冷却される。ガラスリボン38を冷却するために、周囲空気は、冷却セクション42内のファン76によってガラスリボン38に対して向けられ得る。加熱器(図示せず)はまた、ガラスリボン38がそれを通して搬送される場合に、所定の領域に従ってガラスリボン38の温度を徐々に低下させるために、ガラス焼きなまし炉40内にも提供され得る。 The heat for maintaining the desired temperature range within the float bath section 36 and the enclosure 54 is provided by the radiant heater 74 within the enclosure 54. Since the cooling section 42 is not enclosed, the atmosphere in the glass annealing furnace 40 is typically the atmosphere, thus the glass ribbon 38 is open to the ambient atmosphere. Subsequently, the glass ribbon 38 is cooled to the ambient temperature. To cool the glass ribbon 38, ambient air can be directed against the glass ribbon 38 by a fan 76 in the cooling section 42. A heater (not shown) may also be provided in the glass annealing furnace 40 to gradually reduce the temperature of the glass ribbon 38 according to a predetermined region as the glass ribbon 38 is conveyed through it.

以下に表1〜3が提供され、CVDプロセスの特定の例の利点を示す。表1では、本発明の範囲内の例は、実施例1〜実施例4である。表2では、本発明の範囲内の例は、実施例5〜実施例28である。本発明の一部とは見なされない比較例は、表2に比較例1として指定されている。表3では、本発明の範囲内の例は、実施例29〜実施例46である。実施例1〜実施例46の実施形態の説明では、酸化ケイ素コーティングは、表において、ならびに以下でSiO:Xとして指定してもよく、式中、Xは、リン、ホウ素、またはリンおよびホウ素である。しかしながら、実施例1〜実施例46は、例示のみを目的とするものであり、本発明に対する限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。 Tables 1-3 are provided below to show the advantages of certain examples of CVD processes. In Table 1, examples within the scope of the present invention are Examples 1 to 4. In Table 2, examples within the scope of the present invention are Examples 5 to 28. Comparative examples that are not considered part of the present invention are designated as Comparative Example 1 in Table 2. In Table 3, examples within the scope of the present invention are Examples 29 to 46. In the description of the embodiments of Examples 1 to 46, the silicon oxide coating may be designated in the table and below as SiO 2 : X, where X is phosphorus, boron, or phosphorus and boron. Is. However, it should be understood that Examples 1-46 are for purposes of illustration only and should not be construed as a limitation to the present invention.

以下の実験条件は、実施例1〜実施例4に適用可能である。 The following experimental conditions are applicable to Examples 1 to 4.

実施例1〜実施例4のコーティングされたガラス物品は、ガラス/SnO/SiO/SnO:F/SiO:X配置のものである。ガラス基板は、ソーダ石灰シリカの種類のものであり、コーティング層をガラス基板上に堆積させたときに3.81m/分のライン速度で移動していた。酸化ケイ素コーティングを形成する前に、熱分解性酸化スズ(SnO)コーティングを、ガラス基板上に堆積させた。酸化スズコーティングを形成した後、熱分解性シリカ(SiO)コーティングを、酸化スズコーティング上に堆積させた。熱分解性フッ素ドープ酸化スズ(SnO:F)コーティングを、シリカコーティング上に堆積させた。フッ素ドープ酸化スズコーティングを形成した後、熱分解性酸化ケイ素(SiO:X)コーティングを、ドープ酸化スズコーティング上に堆積させた。 The coated glass articles of Examples 1 to 4 have a glass / SnO 2 / SiO 2 / SnO 2 : F / SiO 2 : X arrangement. The glass substrate was of the soda lime silica type and was moving at a line speed of 3.81 m / min when the coating layer was deposited on the glass substrate. Prior to forming the silicon oxide coating, a pyrolytic tin oxide (SnO 2 ) coating was deposited on a glass substrate. After forming the tin oxide coating, a pyrolytic silica (SiO 2 ) coating was deposited on the tin oxide coating. A pyrolytic fluorine-doped tin oxide (SnO 2 : F) coating was deposited on the silica coating. After forming the fluorine-doped tin oxide coating, a pyrolytic silicon oxide (SiO 2 : X) coating was deposited on the doped tin oxide coating.

実施例1〜実施例4の酸化ケイ素コーティングを、気体混合物を形成することによって堆積させた。実施例1では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、水(HO)蒸気、エチレン(C)、亜リン酸トリエチル(TEP)、および不活性ガスを含んでいた。実施例2〜実施例4では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、水(HO)蒸気、エチレン(C)、亜リン酸トリエチル(TEP)、トリエチルボラン(TEB)、および不活性ガスを含んでいた。実施例1〜実施例4の各々では、前駆体分子を混合して、気体混合物を形成し、次いでガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って方向付けられる前に、コーティング装置を通して送給した。実施例1〜実施例4の個々の気体前駆体分子のモルパーセントは、表1に記載されている通りである。実施例1〜実施例4の気体混合物の残りは、不活性ガスで構成されていた。 The silicon oxide coatings of Examples 1 to 4 were deposited by forming a gas mixture. In Example 1, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), water (H 2 O) steam, ethylene (C 2 H 4 ), triethyl phosphite (TEP), and inert. It contained gas. In Examples 2 to 4, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), water (H 2 O) steam, ethylene (C 2 H 4 ), triethyl phosphite (TEP). , Triethylborane (TEB), and an inert gas. In each of Examples 1 to 4, the precursor molecules were mixed to form a gas mixture, which was then fed through a coating apparatus before being oriented towards and along the glass substrate. .. The mole percent of the individual gas precursor molecules of Examples 1 to 4 is as shown in Table 1. The rest of the gas mixture of Examples 1 to 4 was composed of an inert gas.

表1では、酸化ケイ素コーティングの厚さは、ナノメートルで報告される。
In Table 1, the thickness of the silicon oxide coating is reported in nanometers.

実施例1〜実施例4の各々の酸化ケイ素コーティングの組成を、二次イオン質量分析法(SIMS)を使用して分析した。実施例1〜実施例4の酸化ケイ素コーティング中のケイ素に対するリンの量は同様であった。実施例1〜実施例4の酸化ケイ素コーティング中のケイ素に対するホウ素の量は、実施例2から実施例4にかけて増加した。ホウ素含有化合物を、実施例1の酸化ケイ素コーティングを形成するために利用しなかったため、ホウ素は、実施例1の酸化ケイ素コーティングについて検出されなかった。 The composition of each of the silicon oxide coatings of Examples 1 to 4 was analyzed using secondary ion mass spectrometry (SIMS). The amount of phosphorus relative to silicon in the silicon oxide coatings of Examples 1 to 4 was similar. The amount of boron relative to silicon in the silicon oxide coatings of Examples 1 to 4 increased from Example 2 to Example 4. Boron was not detected for the silicon oxide coating of Example 1 because the boron-containing compound was not used to form the silicon oxide coating of Example 1.

ここで表2を参照すると、以下の実験条件が、比較例1および実施例5〜実施例28に適用可能である。比較例1のコーティングされたガラス物品は、ガラス/SnO/SiO/SnO:F/SiO配置のものであり、実施例5〜実施例28のコーティングされたガラス物品は、ガラス/SnO/SiO/SnO:F/SiO:X配置のものである。ガラス基板は、ソーダ石灰シリカの種類のものであり、コーティング層をガラス基板上に堆積させたときに3.81m/分のライン速度で移動していた。 Referring here to Table 2, the following experimental conditions are applicable to Comparative Example 1 and Examples 5-5. The coated glass article of Comparative Example 1 has a glass / SnO 2 / SiO 2 / SnO 2 : F / SiO 2 arrangement, and the coated glass articles of Examples 5 to 28 are glass / SnO. 2 / SiO 2 / SnO 2 : F / SiO 2 : X arrangement. The glass substrate was of the soda lime silica type and was moving at a line speed of 3.81 m / min when the coating layer was deposited on the glass substrate.

比較例1では、熱分解性スズ酸化物(SnO)コーティングを、ガラス基板上に堆積させた。酸化スズコーティングを形成した後、熱分解性シリカ(SiO)コーティングを、酸化スズコーティング上に堆積させた。熱分解性フッ素ドープ酸化スズ(SnO:F)コーティングを、シリカコーティング上に堆積させた。フッ素ドープ酸化スズコーティングを形成した後、第2の熱分解性シリカ(SiO)コーティングを堆積させた。実施例5〜実施例28では、酸化ケイ素コーティングを形成する前に、熱分解性酸化スズ(SnO)コーティングを、ガラス基板上に堆積させた。酸化スズコーティングを形成した後、熱分解性シリカ(SiO)コーティングを、酸化スズコーティング上に堆積させた。熱分解性フッ素ドープ酸化スズ(SnO:F)コーティングを、シリカコーティング上に堆積させた。フッ素ドープ酸化スズコーティングを形成した後、熱分解性酸化ケイ素(SiO:X)コーティングを、ドープ酸化スズコーティング上に堆積させた。 In Comparative Example 1, a pyrolytic tin oxide (SnO 2 ) coating was deposited on a glass substrate. After forming the tin oxide coating, a pyrolytic silica (SiO 2 ) coating was deposited on the tin oxide coating. A pyrolytic fluorine-doped tin oxide (SnO 2 : F) coating was deposited on the silica coating. After forming the fluorine-doped tin oxide coating, a second pyrolytic silica (SiO 2 ) coating was deposited. In Examples 5 to 28, a pyrolytic tin oxide (SnO 2 ) coating was deposited on a glass substrate before forming the silicon oxide coating. After forming the tin oxide coating, a pyrolytic silica (SiO 2 ) coating was deposited on the tin oxide coating. A pyrolytic fluorine-doped tin oxide (SnO 2 : F) coating was deposited on the silica coating. After forming the fluorine-doped tin oxide coating, a pyrolytic silicon oxide (SiO 2 : X) coating was deposited on the doped tin oxide coating.

実施例5〜実施例28の酸化ケイ素コーティングを、気体混合物を形成することによって堆積させた。実施例5〜実施例9では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、亜リン酸トリエチル(TEP)、および不活性ガスを含んでいた。実施例10〜実施例13では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、トリエチルボラン(TEB)、および不活性ガスを含んでいた。実施例14〜実施例17では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、亜リン酸トリエチル(TEP)、トリエチルボラン(TEB)、および不活性ガスを含んでいた。 The silicon oxide coatings of Examples 5 to 28 were deposited by forming a gas mixture. In Examples 5-9, the gas mixture comprises monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), triethyl phosphate (TEP), and an inert gas. There was. In Examples 10 to 13, the gas mixture contained monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), triethylborane (TEB), and an inert gas. In Examples 14-17, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), triethyl phosphate (TEP), triethylborane (TEB), and It contained an inert gas.

実施例18〜実施例22では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、水(HO)蒸気、亜リン酸トリエチル(TEP)、および不活性ガスを含んでいた。実施例23〜実施例28では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、水(H0)蒸気、亜リン酸トリエチル(TEP)、トリエチルボラン(TEB)、および不活性ガスを含んでいた。 In Examples 18 to 22, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), water (H 2 O) steam, triethyl phosphite (TEP). , And an inert gas. In Examples 23-28, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), water (H 20 ) vapor, triethyl phosphite (TEP). , Triethylborane (TEB), and an inert gas.

実施例5〜実施例28の各々では、前駆体分子を混合して、気体混合物を形成し、次いでガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って方向付けられる前に、コーティング装置を通して送給した。実施例5〜実施例28の個々の気体前駆体分子のモルパーセントは、表2に記載されている通りである。実施例5〜実施例28の気体混合物の残りは、不活性ガスで構成されていた。 In each of Examples 5 to 28, precursor molecules were mixed to form a gas mixture, which was then fed through a coating apparatus before being oriented towards and along the glass substrate. .. The mole percent of the individual gas precursor molecules of Examples 5-5 are as shown in Table 2. The rest of the gas mixture of Examples 5 to 28 was composed of an inert gas.

表2では、酸化ケイ素コーティングの厚さは、ナノメートルで報告される。
In Table 2, the thickness of the silicon oxide coating is reported in nanometers.

実施例5〜実施例28に示されるように、CVDプロセスは、比較例1に示される比較の堆積プロセスよりも改善されたプロセスを提供する。例えば、実施例5〜実施例28および比較の堆積プロセス比較例1に示されるように、シラン化合物のモル%が、気体前駆体混合物において等しい場合、実施例5〜実施例28のプロセスによって提供される酸化ケイ素コーティングの厚さは、比較の堆積プロセス比較例1によって提供されるコーティングの厚さよりも厚かった。 As shown in Examples 5 to 28, the CVD process provides an improved process over the comparative deposition process shown in Comparative Example 1. For example, as shown in Examples 5-5 and Comparative Sedimentation Process Comparative Example 1, if the mol% of the silane compound is equal in the gas precursor mixture, it is provided by the process of Examples 5-5. The thickness of the silicon oxide coating was greater than the thickness of the coating provided by the comparative deposition process Comparative Example 1.

実施例5〜実施例9および実施例18〜実施例22に示されるように、気体混合物中のリン含有化合物のモル%が増加すると、酸化ケイ素コーティングの厚さが減少した。対照的に、実施例10〜実施例13に示されるように、気体混合物中のホウ素含有化合物のモル%が増加すると、酸化ケイ素コーティングの厚さが増加した。さらに、実施例18〜実施例22によって観察され得るように、SiH、O、およびCのモル%比が、例えば1対4対6の比で比較的等しく維持される場合、気体混合物への水蒸気の添加は、一般に、酸化ケイ素コーティングの厚さの増加をもたらし、したがって、堆積速度の改善をもたらす。実施例23〜実施例28はさらに、気体混合物中の水蒸気、リン含有化合物、およびホウ素含有化合物を利用することの効果を示す。これらの実施形態に示されるように、水蒸気が、気体混合物中の、例えばTEPなどのリン含有化合物、および例えばTEBなどのホウ素含有化合物とともに利用される場合、酸化ケイ素コーティングの厚さ、したがって、酸化ケイ素コーティングの堆積速度は、一般に、リン含有化合物およびホウ素含有化合物のみが利用される実施例14〜実施例17のような実施形態よりも増加する。 As shown in Examples 5-5 and 18-22, the thickness of the silicon oxide coating decreased as the mol% of the phosphorus-containing compound in the gas mixture increased. In contrast, as shown in Examples 10-10, as the mol% of the boron-containing compound in the gas mixture increased, the thickness of the silicon oxide coating increased. Further, as can be observed in Examples 18-22, if the molar% ratios of SiH 4 , O 2 and C 2 H 4 are maintained relatively equal, for example in a ratio of 1: 4: 6. The addition of water vapor to the gas mixture generally results in an increase in the thickness of the silicon oxide coating and thus an improvement in deposition rate. Examples 23-28 further show the effect of utilizing water vapor, phosphorus-containing compounds, and boron-containing compounds in the gas mixture. As shown in these embodiments, when water vapor is used in a gas mixture with a phosphorus-containing compound such as TEP and a boron-containing compound such as TEB, the thickness of the silicon oxide coating and thus oxidation. The deposition rate of the silicon coating is generally higher than in embodiments such as Examples 14-17 where only phosphorus-containing and boron-containing compounds are utilized.

ここで表3を参照すると、以下の実験条件が、実施例29〜実施例46に適用可能である。実施例29〜実施例46のコーティングされたガラス物品は、ガラスSiO/SnO:F/SiO:X配置のものである。ガラス基板は、フロートガラス製造プロセスと併せて形成されたソーダ石灰シリカの種類のものであり、コーティング層をフロートガラス製造プロセスの加熱ゾーンで堆積させた場合、7.57m/分のライン速度で移動していた。 Referring here to Table 3, the following experimental conditions are applicable to Examples 29-46. The coated glass articles of Examples 29 to 46 have a glass SiO 2 / SnO 2 : F / SiO 2 : X arrangement. The glass substrate is of the type of soda lime silica formed in conjunction with the float glass manufacturing process and moves at a line speed of 7.57 m / min when the coating layer is deposited in the heating zone of the float glass manufacturing process. Was.

実施例29〜実施例46では、酸化ケイ素コーティングを形成する前に、熱分解性シリカ(SiO)コーティングを、ガラス基板上に堆積させた。熱分解性フッ素ドープ酸化スズ(SnO:F)コーティングを、シリカコーティング上に堆積させた。フッ素ドープ酸化スズコーティングを形成した後、熱分解性酸化ケイ素(SiO:X)コーティングを、ドープ酸化スズコーティング上に堆積させた。 In Examples 29-46, a pyrolytic silica (SiO 2 ) coating was deposited on a glass substrate before forming the silicon oxide coating. A pyrolytic fluorine-doped tin oxide (SnO 2 : F) coating was deposited on the silica coating. After forming the fluorine-doped tin oxide coating, a pyrolytic silicon oxide (SiO 2 : X) coating was deposited on the doped tin oxide coating.

実施例29〜実施例46の酸化ケイ素コーティングを、気体混合物を形成することによって堆積させた。実施例29〜実施例31では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、トリエチルボラン(TEB)、および不活性ガスを含んでいた。実施例32〜実施例37では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、亜リン酸トリエチル(TEP)、トリエチルボラン(TEB)、および不活性ガスを含んでいた。実施例38〜実施例43では、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、水(H0)蒸気、亜リン酸トリエチル(TEP)、トリエチルボラン(TEB)、および不活性ガスを含んでいた。実施例44〜実施例46の場合、気体混合物は、モノシラン(SiH)、分子状酸素(O)、エチレン(C)、水(HO)蒸気、亜リン酸トリエチル(TEP)、および不活性ガスを含んでいた。 The silicon oxide coatings of Examples 29-46 were deposited by forming a gas mixture. In Examples 29-31, the gas mixture contained monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), triethylborane (TEB), and an inert gas. In Examples 32 to 37, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), triethyl phosphate (TEP), triethylborane (TEB), and It contained an inert gas. In Examples 38 to 43, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), water (H 20 ) vapor, triethyl phosphite (TEP). , Triethylborane (TEB), and an inert gas. In the case of Examples 44 to 46, the gas mixture is monosilane (SiH 4 ), molecular oxygen (O 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), water (H 2 O) steam, triethyl phosphite (TEP). ), And contained an inert gas.

実施例29〜実施例46の各々では、前駆体分子を混合して、気体混合物を形成し、次いでガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って方向付けられる前に、コーティング装置を通して送給した。実施例29〜実施例46の個々の気体前駆体分子のモルパーセントは、表3に記載されている通りである。実施例29〜実施例46の気体混合物の残りは、不活性ガスで構成されていた。 In each of Examples 29-46, precursor molecules were mixed to form a gas mixture, which was then fed through a coating apparatus before being oriented towards and along the glass substrate. .. The mole percent of the individual gas precursor molecules of Examples 29-46 are as shown in Table 3. The rest of the gas mixture of Examples 29-46 was composed of an inert gas.

表3では、酸化ケイ素コーティングの厚さは、ナノメートルで報告される。また、実施例29〜実施例46の酸化ケイ素コーティングの堆積速度が報告される。表3では、堆積速度は、2つの方法で表される:
(1)nm単位の酸化ケイ素コーティングの厚さを、m/分単位のライン速度で乗算した値に等しい動的堆積速度(Dynamic Deposition Rate)(DDR)であり、nm*m/分で表される。DDRは、様々なライン速度でコーティング堆積速度を比較するために有用である。
In Table 3, the thickness of the silicon oxide coating is reported in nanometers. In addition, the deposition rates of the silicon oxide coatings of Examples 29-46 are reported. In Table 3, the deposition rate is represented in two ways:
(1) Dynamic Deposition Rate (DDR) equal to the value obtained by multiplying the thickness of the silicon oxide coating in nm units by the line speed in m / min units, and is expressed in nm * m / min. To. DDR is useful for comparing coating deposition rates at various line rates.

(2)濃度調整−動的堆積速度(CA−DDR)は、DDRを、前駆体混合物で利用可能なシランの濃度(%SiH)で除算した値に等しい。CA−DDRは、(nm*m/分)/%SiHで表され、様々なライン速度で様々な前駆体濃度を有する、この場合酸化ケイ素コーティングの、堆積速度を比較するために有用である。
(2) Concentration adjustment-Dynamic deposition rate (CA-DDR) is equal to DDR divided by the concentration of silane available in the precursor mixture (% SiH 4 ). CA-DDR is represented by (nm * m / min) /% SiH 4 and has different precursor concentrations at different line rates, in this case useful for comparing the deposition rates of silicon oxide coatings. ..

表3に示されるように、実施例32〜実施例37は、酸化ケイ素コーティングを形成するために利用される気体混合物中の、リン含有化合物のモル%をホウ素含有化合物のモル%に近づけることによって、酸化ケイ素コーティングの厚さおよび堆積速度の増加が達成され得ることを示唆している。さらに、実施例38〜実施例46と実施例29〜実施例37とを比較することによって観察され得るように、気体混合物への水蒸気の添加は、一般に、酸化ケイ素コーティングの厚さおよび堆積速度の増加をもたらす。実施例38〜実施例43はさらに、気体混合物中の水蒸気、リン含有化合物、およびホウ素含有化合物を利用することの効果を示す。実施例38〜実施例40に示されるように、水蒸気が、気体混合物中の、例えばTEPなどのリン含有化合物、および例えばTEBなどのホウ素含有化合物とともに利用される場合、酸化ケイ素コーティングの厚さおよび堆積速度は、一般に、気体混合物中のホウ素含有化合物のモル%が増加するにつれて、増加する。また、実施例44〜実施例46に示されるように、気体混合物中のリン含有化合物のモル%が増加すると、酸化ケイ素コーティングの厚さおよび堆積速度が増加した。対照的に、水蒸気が気体混合物に含まれていない実施例29〜実施例31に示されるように、気体混合物中のホウ素含有化合物のモル%が増加すると、酸化ケイ素コーティングの厚さおよび堆積速度が減少した。 As shown in Table 3, Examples 32 to 37 bring the mol% of the phosphorus-containing compound closer to the mol% of the boron-containing compound in the gas mixture utilized to form the silicon oxide coating. It suggests that an increase in the thickness and deposition rate of the silicon oxide coating can be achieved. Furthermore, as can be observed by comparing Examples 38-46 with Example 29-37, the addition of water vapor to the gas mixture is generally of the thickness and deposition rate of the silicon oxide coating. Bring an increase. Examples 38-43 further show the effect of utilizing water vapor, phosphorus-containing compounds, and boron-containing compounds in the gas mixture. As shown in Examples 38-40, when water vapor is used in a gas mixture with a phosphorus-containing compound such as TEP and a boron-containing compound such as TEB, the thickness of the silicon oxide coating and The deposition rate generally increases as the mol% of the boron-containing compound in the gas mixture increases. Also, as shown in Examples 44-46, increasing the mol% of the phosphorus-containing compound in the gas mixture increased the thickness and deposition rate of the silicon oxide coating. In contrast, as shown in Examples 29-31, where water vapor is not contained in the gas mixture, increasing the mol% of the boron-containing compound in the gas mixture increases the thickness and deposition rate of the silicon oxide coating. Diminished.

前述の説明は、本発明の原理の例示にすぎないと考えられる。さらに、多数の修正および変更が当業者には容易に行われるので、本明細書に示され説明される正確な構造およびプロセスに本発明を限定することは望ましくない。したがって、すべての好適な修正物および同等物は、本発明の範囲内にあると見なされ得る。
The above description is considered to be merely an example of the principle of the present invention. Moreover, it is not desirable to limit the invention to the exact structures and processes set forth and described herein, as numerous modifications and modifications will be readily made to those skilled in the art. Therefore, all suitable modifications and equivalents can be considered to be within the scope of the present invention.

Claims (27)

酸化ケイ素コーティングを形成するための化学気相堆積プロセスであって、
移動するガラス基板を提供することと、
シラン化合物と、第1の酸素含有分子と、ラジカル捕捉剤と、リン含有化合物およびホウ素含有化合物のうちの少なくとも1つと、から構成される気体混合物を形成することと、
前記気体混合物を、前記ガラス基板に向かって、かつガラス基板に沿って、方向付けることと、
前記気体混合物を前記ガラス基板上で反応させて、150nm*m/分以上の堆積速度で前記ガラス基板上に酸化ケイ素コーティングを形成することと、を含む、化学気相堆積プロセス。
A chemical vapor deposition process for forming a silicon oxide coating,
To provide a moving glass substrate and
To form a gas mixture composed of a silane compound, a first oxygen-containing molecule, a radical scavenger, and at least one of a phosphorus-containing compound and a boron-containing compound.
To orient the gas mixture towards and along the glass substrate.
A chemical vapor deposition process comprising reacting the gas mixture on the glass substrate to form a silicon oxide coating on the glass substrate at a deposition rate of 150 nm * m / min or higher.
前記ガラス基板が、フロートガラス製造プロセスにおけるガラスリボンである、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the glass substrate is a glass ribbon in a float glass manufacturing process. 前記気体混合物が、第2の酸素含有分子も含み、前記第1の酸素含有分子が、分子状酸素であり、前記第2の酸素含有分子が、水蒸気である、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical gas according to claim 1, wherein the gas mixture also contains a second oxygen-containing molecule, the first oxygen-containing molecule is molecular oxygen, and the second oxygen-containing molecule is water vapor. Phase deposition process. コーティング装置を提供することと、前記ガラス基板上に前記酸化ケイ素コーティングを形成する前に、前記気体混合物を前記コーティング装置を通して送給することと、をさらに含む、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical gas phase according to claim 1, further comprising providing a coating device and feeding the gas mixture through the coating device prior to forming the silicon oxide coating on the glass substrate. Sedimentation process. 前記気体混合物が、前記リン含有化合物および前記ホウ素含有化合物を含む、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor phase deposition process according to claim 1, wherein the gas mixture comprises the phosphorus-containing compound and the boron-containing compound. 前記酸化ケイ素コーティングが、本質的に大気圧にある前記ガラス基板の堆積表面上に形成される、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process of claim 1, wherein the silicon oxide coating is formed on the deposition surface of the glass substrate that is essentially at atmospheric pressure. 前記気体混合物が、前記リン含有化合物と、前記ホウ素含有化合物と、第2の酸素含有分子と、を含む、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the gas mixture comprises the phosphorus-containing compound, the boron-containing compound, and a second oxygen-containing molecule. 前記気体混合物が、前記リン含有化合物を含む、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the gas mixture comprises the phosphorus-containing compound. 前記気体混合物が、前記ホウ素含有化合物を含む、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the gas mixture comprises the boron-containing compound. 前記酸化ケイ素コーティングが、前記ガラス基板上に先に形成されたコーティング上に形成される、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the silicon oxide coating is formed on a coating previously formed on the glass substrate. 前記シラン化合物が、モノシランであり、前記第1の酸素含有分子が、分子状酸素であり、前記ラジカル捕捉剤が、エチレンである、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the silane compound is monosilane, the first oxygen-containing molecule is molecular oxygen, and the radical scavenger is ethylene. 前記酸化ケイ素コーティングが前記ガラス基板上に形成される場合、前記ガラス基板が、1100°F(593℃)〜1400°F(760℃)の温度である、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition according to claim 1, wherein when the silicon oxide coating is formed on the glass substrate, the glass substrate has a temperature of 1100 ° F (593 ° C) to 1400 ° F (760 ° C). process. 前記堆積速度が、175nm*m/分以上である、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the deposition rate is 175 nm * m / min or more. 前記酸化ケイ素コーティングが、熱分解性である、請求項1に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 1, wherein the silicon oxide coating is thermally decomposable. 前記気体混合物が、分子状酸素よりも多くの水蒸気を含む、請求項3に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor phase deposition process according to claim 3, wherein the gas mixture contains more water vapor than molecular oxygen. 前記気体混合物が、モル%に基づいて50%以上の水蒸気を含む、請求項3に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process of claim 3, wherein the gas mixture comprises 50% or more water vapor based on mol%. 前記気体混合物中のホウ素含有化合物とリン含有化合物との比が1:1以上である、請求項5に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor phase deposition process according to claim 5, wherein the ratio of the boron-containing compound to the phosphorus-containing compound in the gas mixture is 1: 1 or more. 前記リン含有化合物が、エステルである、請求項8に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 8, wherein the phosphorus-containing compound is an ester. 気体混合物が、0.7モル%未満のリン含有化合物を含む、請求項8に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process of claim 8, wherein the gas mixture comprises less than 0.7 mol% of a phosphorus-containing compound. 前記気体混合物中のリン含有化合物とシラン化合物との比が、1:100以上である、請求項8に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 8, wherein the ratio of the phosphorus-containing compound to the silane compound in the gas mixture is 1: 100 or more. 前記ホウ素含有化合物が、エステルである、請求項9に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 9, wherein the boron-containing compound is an ester. 前記気体混合物中のホウ素含有化合物とシラン化合物との比が、1:10以上である、請求項9に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 9, wherein the ratio of the boron-containing compound to the silane compound in the gas mixture is 1:10 or more. 前記堆積速度が、200nm*m/分以上である、請求項13に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 13, wherein the deposition rate is 200 nm * m / min or more. 前記気体混合物中のホウ素含有化合物とリン含有化合物との比が、2:1以上である、請求項17に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor phase deposition process according to claim 17, wherein the ratio of the boron-containing compound to the phosphorus-containing compound in the gas mixture is 2: 1 or more. 前記リン含有化合物が、亜リン酸トリエチルである、請求項18に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 18, wherein the phosphorus-containing compound is triethyl phosphite. リン含有化合物とシラン化合物との比が、1:100〜1:1である、請求項20に記載の化学気相堆積プロセス。 The chemical vapor deposition process according to claim 20, wherein the ratio of the phosphorus-containing compound to the silane compound is 1: 100 to 1: 1. 前記ホウ素含有化合物が、トリエチルボランである、請求項21に記載の化学気相堆積プロセス。
The chemical vapor deposition process according to claim 21, wherein the boron-containing compound is triethylborane.
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